小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるII型膜タンパク質CKAP4の機能解析

• 研究領域: 細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読
• 研究課題/領域番号: 18H04861
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菊池 章 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10204827)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: CKAP4 / ミトコンドリア / 小胞体 / パルミチン酸化 / 呼吸能 / MAM / ATP産生 / オルガネラ

研究実績の概要

CKAP4は主として小胞体に局在し、N端側を細胞質側に、C端側を小胞体内腔側に向けるII型膜タンパク質であり、小胞体の構造維持に関与することが報告されていた。私共は、2018年度に得た実績に加えてさらに下記の成果を得た。
CRISPR/Cas システムを用いて作製したCKAP4ノックアウト(KO)細胞において、ミトコンドリアのクリスタの形態異常、膜電位の低下、呼吸能の低下、小胞体-ミトコンドリア接触点の増加、ミトコンドリア内のカルシウム濃度の上昇、低グルコース条件下での細胞増殖の低下を認めた。CKAP4の新規結合タンパク質として同定したVDAC2（ミトコンドリア外膜に存在するチャネルタンパク質）は、パルミチン酸化を受けない変異体CKAP4C100Sと結合しなかった。VDAC2は小胞体-ミトコンドリア接触点において、イノシトール三リン酸受容体（IP3R）やGRP75と相互作用し、小胞体からミトコンドリアへのCa2+の流入に関与する。CKAP4 KO細胞で観察されたミトコンドリアの機能異常や小胞体-ミトコンドリア接触点の過形成は野生型CKAP4ではレスキューできたが、VDAC2と結合できないCKAP4C100Sではレスキューできなかった。一方、CKAP4C100Sは野生型CKAP4と同様に、小胞体-ミトコンドリア接触点と非接触点の両分画に局在した。さらに、CKAP4 KOマウスは長期飼育を続けると生後一年半頃から軽度の運動失調を示し、小脳プルキンエ細胞の部分的脱落を認めた。
これらの結果から、CKAP4のパルミチン酸化はCKAP4の小胞体における局在制御よりも機能制御に重要であり、CKAP4はVDAC2との結合を介して、ミトコンドリアの機能を調製することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Germans Trias i Pujol Research Institute(スペイン)
• [国際共同研究] Institute of Applied Physics (APH)(ドイツ)
• [雑誌論文] ARL4C is associated with initiation and progression of lung adenocarcinoma and represents a therapeutic target (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimura Kenji、Matsumoto Shinji、Harada Takeshi、Morii Eiichi、Nagatomo Izumi、Shintani Yasushi、Kikuchi Akira
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 号: 3 ページ: 951-961
  • DOI: 10.1111/cas.14303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic palmitoylation controls the microdomain localization of the DKK1 receptors CKAP4 and LRP6 (2019)
  • 著者名/発表者名: Sada Ryota、Kimura Hirokazu、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Yamamoto Hideki、Kikuchi Akira
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 12 号: 608 ページ: 9519-9519
  • DOI: 10.1126/scisignal.aat9519
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CKAP4 Regulates Cell Migration via the Interaction with and Recycling of Integrin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Osugi, Y., Fumoto, K., Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 39(16) 号: 16
  • DOI: 10.1128/mcb.00073-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mark1 regulates distal airspace expansion through type I pneumocyte flattening in lung development (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumoto Katsumi、Takigawa-Imamura Hisako、Sumiyama Kenta、Yoshimura Shige H.、Maehara Natsumi、Kikuchi Akira
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 132 号: 24
  • DOI: 10.1242/jcs.235556
  • 査読あり
• [雑誌論文] GREB1 induced by Wnt signaling promotes development of hepatoblastoma by suppressing TGFβ signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S, Yamamichi T, Shinzawa K, Kasahara Y, Nojima S, Kodama T, Obika S, Takehara T, Morii E, Okuyama H, Kikuchi A.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 28 号: 1 ページ: 3882-3882
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11533-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CKAP4, a DKK1 Receptor, Is a Biomarker in Exosomes Derived from Pancreatic Cancer and a Molecular Target for Therapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura Hirokazu、Yamamoto Hideki、Harada Takeshi、Fumoto Katsumi、Osugi Yoshihito、Sada Ryota、Maehara Natsumi、Hikita Hayato、Mori Soichiro、Eguchi Hidetoshi、Ikawa Masahito、Takehara Tetsuo、Kikuchi Akira
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 25 号: 6 ページ: 1936-1947
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-18-2124
  • 査読あり
• [雑誌論文] p63-dependent Dickkopf3 expression promotes esophageal cancer cell proliferation via CKAP4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kajiwara, C., Fumoto, K., Kimura, H., Nojima, S., Asano, K., Odagiri, K., Yamasaki, M., Hikita, H., Takehara, T., Doki, Y., Morii, E., Kikuchi, A.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 78(21) 号: 21 ページ: 6107-6120
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-18-1749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wnt5a-induced cell migration is associated with the aggressiveness of estrogen receptor-positive breast cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y, Kadoya, T, Amioka, A, Hanaki, H, Sasada, S, Masumoto, N, Yamamoto, H, Arihiro, K, Kikuchi, A, Okada, M.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9(30) ページ: 20979-20992
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K, Nakamura A, Arata M, Shi D, Nakagawa M, Tanaka T, Uemura T, Fujimori T, Kikuchi A, Uezu A, Sakamoto Y, Nakanishi H.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 19(7) 号: 7
  • DOI: 10.15252/embr.201745471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activation of the Dickkopf1-CKAP4 pathway is associated with poor prognosis of esophageal cancer and anti-CKAP4 antibody may be a new therapeutic drug. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinno N, Kimura H, Sada R, Takiguchi S, Mori M, Fumoto K, Doki Y, Kikuchi A.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 未確定 号: 26 ページ: 602-612
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0179-2
  • 査読あり
• [学会発表] The Novel Target Molecule of Wnt/Beta-Catenin Signaling and Cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi,A.
  • 学会等名: Wnt Signaling (Gordon Conference)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小胞体-ミトコンドリア連携ゾーンにおけるⅡ型膜タンパク質CKAP4の機能解析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池章、原田武志、松本真司.
  • 学会等名: オルガネラゾーン班会議.
  • 招待講演
• [学会発表] 二つの受容体LRP6とCKAP4を介するDKK1シグナルによる細胞機能制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池章、佐田遼太、木村公一、山本英樹.
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会・第19回日本蛋白質科学会年会.
  • 招待講演
• [学会発表] CKAP4-VDAC2相互作用によるミトコンドリア機能の制御. (2019)
  • 著者名/発表者名: 原田武志、大杉祥仁、松本真司、菊池章.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年
• [学会発表] DKK1-CKAP4 axis: A novel cancer signaling and its implications in clinical use. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, A.
  • 学会等名: The 1st OIST-OU Joint Symposium-Cell Biology and Immunology.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents a therapeutic target for cancer therapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi,A.
  • 学会等名: IUBMB Congress 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The novel Dickkopfs-CKAP4 signaling pathway represents diagnostic and therapeutic targets for cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi,A.
  • 学会等名: Wnt Meeting 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小胞体―ミトコンドリア連携ゾーンにおけるⅡ型膜タンパク質CKAP４の機能解析。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池 章
  • 学会等名: オルガネラゾーン班会議
• [学会発表] Dickkopf1-CKAP4を介する新規がんシグナル経路による細胞増殖機構。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池 章
  • 学会等名: 平成30年度生理学研究所研究会
  • 招待講演
• [学会発表] CKAP4による小胞体構造形成機構。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大杉祥仁、麓勝己、菊池章
  • 学会等名: 第91回日本生化学学会大会
• [学会発表] Arl4cとIQGAP1の相互作用による膵癌細胞の増殖制御機構。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 赤間俊之、松本真司、原田昭和、庄嶋健作、菊池章
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] DKK1の新規受容体であるCKAP４のエクソソームへの移行機構の解析。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村公一、菊池章
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Dynamic palmitoylation regulates membrane microdomain localization and cancer cell proliferative signaling activity of CKAP4. (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐田遼太、木村公一、山本英樹、菊池章
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] The Dickkopf1-CKAP4 pathway, a novel cancer signaling, represents molecular targets for cancer therapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池章、木村公一、麓勝己
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 新規がんシグナルDickkopf1-CKAP4経路は、がん治療および診断のための分子標的となる。 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池章
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [備考] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/
• [備考] 大阪大学医学系研究科分子病態生化学HP
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molbiobc/
• [産業財産権] 抗CKAP4モノクローナル抗体 (2018)
  • 発明者名: 菊池章、麓勝己、木村公一
  • 権利者名: 菊池章、麓勝己、木村公一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 外国